針對時域有限差分( FDTD) 方法在計算電磁散射等所遇到的精確有效建模問題，采用AutoCAD 建立目標的三維模型，調用VBA 程序進行適應FDTD 計算的目標網格離散處理，生成相應的幾何- 電磁參數描述文件，并建立該文件與FDTD 求解程序結合的計算程序接口，實現了有效、快速和精確建模手段，可以實現從目標建模到電磁特性分析一體化。作為應用，對金屬球、金屬拋物面旋轉體和金屬球部分體3 個結構進行了建模、運算的實例仿真計算，計算結果表明了該建模方法的正確性和有效性，對通常用FDTD 方法進行建模有重要意義。

　　引言

　　時域有限差分( FDTD，finite difference time domain) 方法作為電磁場的一種數值計算方法在電磁散射、微波器件仿真研究、天線輻射分析等方面得到廣泛應用。在眾多的應用中，針對各種類型的目標，如何正確有效地建立模型，并對適用于FDTD方法的目標進行離散化的網格處理成為至關重要的問題。事實上，建模是任何一個電磁計算軟件必備的組成部分，如XPATCH 軟件的代碼中，電磁部分有3 萬條程序，而建模部分卻有1. 5 萬條程序，由此可以看出幾何-電磁建模的復雜程度和工作量。

　　傳統的FDTD 程序建模方法只能分析一些簡單的幾何模型，遇到復雜目標，往往要求將其按幾何外形特點來拆分，剖分好后再將各部件拼接在一起。這種方式不僅耗費計算機內存，建模周期長，而且拼接部件時可能出現空氣間隙或模型重疊，對分析結果有較大影響。李明之等提出用CAD軟件建模，采用Auto LISP 語言用一個立方體元胞掃描模型計算空間來得到離散化的網格模型; 劉建勇等用VBA 語言實現了這一方法，且VBA 運行速度比Auto LISP 快，兼容性較強，開發出的程序可以在其他系統上應用; 張秋菊等用VBA 切割實體模型并保存為圖形交換文件，從后續Fortran 程序提取出模型網格信息。

　　本文提出的建模方法直接用商業建模軟件AutoCAD 建立目標模型，模型離散處理之后將網格數據導入到FDTD 程序中計算。本文中網格剖分采用實體切割的方法，比文獻提出的元胞掃描法更節省時間和內存; 而且，在模型離散化的同時直接輸出模型的幾何- 電磁參數描述文件，省去了文獻中用Fortran 程序提取模型網格信息的步驟; 另外，本文作者在模型離散化時對模型邊界上的元胞作了一定的判斷處理，使建模結果更為準確。這種建模技術很好地利用了AutoCAD 三維建模和圖形處理的優勢，將其與時域有限差分法結合，從而在電磁計算方面更加準確和方便，真正實現FDTD 方法的實用化。

　　1) 無論是水平極化還是垂直極化，AutoCAD 建模的計算結果跟矩量法符合得很好，驗證了建模方法的正確性。而且，與矩量法相比，采用AutoCAD建模總比傳統FDTD 程序建模更符合其結果;

　　2) 水平極化情況下，與矩量法相比，在高頻區域采用AutoCAD 建模或是FDTD 程序建模都存在著一定的數值誤差，這是由于入射高斯脈沖所含的高頻分量較少，即網格剖分比較粗糙所致;

　　3) 垂直極化情況下，在0. 46GHz 頻率左右，AutoCAD 建模的計算結果出現了一定的偏移，這是由于模型離散化是采用階梯邊界來近似代替原目標的邊界，帶有一定的數值誤差，尤其是邊界處部分立方體的體積值正好等于剖分步長乘積的一半，離散化時會出現細節丟失現象，不過3 個方向上這些立方體的數目較少，不會對計算果產生太大影響。

　　4、結束語

　　本文采用AutoCAD 建立目標的三維模型，調用VBA 按照一定的算法對目標進行適應FDTD 方法的網格化處理，同時生成相應的幾何-電磁參數描述文件，通過接口與FDTD 計算程序有機結合，實現了目標建模與電磁散射特性分析一體化，并通過算例驗證了該技術的正確性和可行性。這種建模技術極大地發揮了AutoCAD 在三維建模方面的優勢，省去了繁瑣的程序拆分建模過程，大大減輕了用戶工作量，而且可以處理不規則幾何體或復雜目標，從而將FDTD 的實用化提高到一個新的高度，具有重要的現實意義。